《Journal of Thermal Biology》：Neutrophil:lymphocyte ratio and cell-free DNA dynamics during excessive heat stress in occupational and experimental settings
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系统性炎症介导中暑及器官损伤，本研究探讨糖蔗工人在不同热暴露环境下中性粒细胞/淋巴细胞比值（NLR）和细胞游离DNA（cfDNA）的变化。结果显示，NLR升高与急性肾损伤（AKI）及重 workload、高温环境相关；cfDNA水平在工休期间显著上升。研究表明，热应激引发的系统性炎症反应是AKI和CKD的重要机制，NLR和cfDNA可作为评估热暴露和预防策略效果的生物标志物。
埃里克·汉森（Erik Hansson）| 雷切尔·E·吉尔沃思（Rachel E. Gilworth）| 杰森·格拉泽（Jason Glaser）| 丹尼斯·查瓦里亚（Denis Chavarria）| 贝瑟尼·D·斯金纳（Bethany D. Skinner）| 伊兰娜·韦斯（Ilana Weiss）| 理查德·J·约翰逊（Richard J. Johnson）| 马格达莱娜·马德罗（Magdalena Madero）| 莫滕·塞格尔马克（M?rten Segelmark）| 大卫·H·韦格曼（David H. Wegman）| 卡塔琳娜·韦塞林（Catharina Wesseling）| 克里斯蒂娜·雅各布松（Kristina Jakobsson）| 雷贝卡·卢卡斯（Rebekah Lucas）
La Isla Network，美国
摘要
引言
系统性炎症被认为在热射病和与热相关的器官损伤中起中介作用，然而热应激工人中的急性炎症反应仍知之甚少。本研究旨在描述在多种高温工作环境和受控实验条件下，中性粒细胞的动员情况以及DNA的潜在释放情况。
方法
在六个甘蔗工人组中研究了中性粒细胞与淋巴细胞的比例（NLR）：1）接受就业前筛查的尼加拉瓜工人（N=5257）；2）患有急性肾损伤（AKI）的工人（N=470）；3）萨尔瓦多甘蔗收割工人在休息、遮阴和补水干预前后进行的采样；4）墨西哥甘蔗收割工人在不同工作强度下的采样；5）洪都拉斯甘蔗收割工人在休息、遮阴和补水干预前后进行的采样。此外，还测量了两组跨班次工作的甘蔗工人（N=26，萨尔瓦多；N=20，尼加拉瓜）的无细胞DNA（cf-DNA）。同时，还对在温和和高温条件下运动的研究参与者（N=10）进行了NLR和cf-DNA的测量。
结果
患有AKI的甘蔗工人的NLR水平升高，并且在工作时间期间持续升高。NLR的显著变化与未进行休息、遮阴和补水干预、工作负荷重、环境温度高以及核心体温高有关。在两组甘蔗收割工人中，cf-DNA水平在跨班次工作时以及运动后均有所增加。
结论
患有AKI的工人中普遍存在中性粒细胞动员现象，在野外工作和实验性热应激期间，NLR和cf-DNA水平均有所升高。这些发现表明，在过度运动引起的热应激中，急性系统性炎症以及中性粒细胞的激活和破坏是常见的。
引言
定期进行娱乐性体育活动对健康有益，包括促进抗炎过程。然而，在高温条件下进行剧烈运动可能会引发热射病特有的急性全身性炎症反应[1]。从长期来看，在高温环境中辛勤工作的劳动者中，非传统原因引起的慢性肾病（CKDnt）与反复发生的肾脏损伤及全身性炎症有关[4]。在甘蔗田工人中，这种急性肾损伤主要发生在从事最繁重工作的工人中[6]，且多发生在最热的日子和周[7]，通过休息、遮阴和补水（RSH）等热应激干预措施可以预防[7, 8, 9]。这些发现得到了实验证据的支持[10, 11]，强烈表明由高温环境中的高代谢产热引起的过度职业性热应激直接导致器官损伤，其中炎症在其发病机制中起核心作用。此外，工人中的AKI与肾功能随时间迅速下降有关[12]，最终可能导致慢性肾病（CKD）。
随着全球气候变暖，迫切需要易于获取的生物标志物来识别高风险人群并评估热应激干预措施的有效性。中性粒细胞与淋巴细胞的比例（NLR）作为急性和慢性系统性炎症的指标，已被提出用于评估过度运动负担，可能有助于识别有过度训练综合征风险的运动员[13]。NLR水平升高与热射病后的死亡风险和AKI风险增加相关[14, 15]。消防教官[16]和铸造厂工人[17]在高温工作环境中也表现出NLR水平升高。NLR不仅是急性炎症的标志物，还与多种慢性疾病（包括CKD）中的慢性炎症和较差预后相关[18, 19]。尽管NLR与热应激（CKDnt的主要疑似病因）有关，但此前尚未在CKDnt高风险人群中进行过相关研究。作为一种简单且低成本的炎症标志物，NLR为研究炎症在CKDnt发病机制中的作用以及识别高温暴露的工作场所提供了有价值的工具。
血清中的无细胞DNA（cfDNA）反映了细胞死亡失控或宿主防御机制的过程，其中活化的中性粒细胞会释放其DNA内容物以应对病原体或损伤相关的分子模式[20]。在过度热应激下，腹腔血液循环减少可能导致肠道通透性增加，从而使病原体或内毒素进入全身循环[1, 4]，从而触发中性粒细胞的激活。这些过程的失调，伴随cfDNA水平升高，已被认为与多种慢性自身免疫性肾病[21]以及败血症期间的AKI[22, 23]有关。然而，研究者也注意到，在不同类型的体育活动中cfDNA水平通常会迅速升高[24, 26]，并且cfDNA也被提出作为过度训练的潜在标志物[24]，但关于热应激对cfDNA水平的具体影响知之甚少。总之，cfDNA是在运动和败血症等急性应激情况下升高的细胞死亡标志物[22, 23, 24, 25]，同时在恶性肿瘤、慢性感染和自身免疫性疾病等慢性情况下也会升高[21, 27]。
在过去十年中，我们在中美洲的多个甘蔗种植园进行了多项关于CKDnt病理生理学和预防的现场研究。本文基于这些研究收集的数据，包括尼加拉瓜的Adelante/PREP研究（2017年至今仍在进行中[6, 9, 28, 29]、萨尔瓦多的工人效率（WE）项目（2014-2015年[30, 31]），以及在墨西哥（2023年）和洪都拉斯（2024年）进行的尚未发表的研究。与此同时，我们还在环境舱内进行了转化实验研究，以增强机制导向的视角。
本研究的目的是探讨中性粒细胞的动员情况以及与职业性热暴露相关的DNA释放情况，利用了不同的工作环境设置和实验数据。具体来说，我们将比较有无临床热相关AKI的工人、不同强度的工作班次、估计的核心体温、有无热应激预防措施，以及在受控环境条件下固定工作负荷下的标准化运动情况。
研究概述
本研究利用了从中美洲和墨西哥甘蔗工人中收集的生物样本，采用了常见的现场方法。同时 also 使用了环境舱实验的数据。表1提供了当前研究队列的概述、生物样本采集时间点以及先前发表研究的相应参考文献。我们首先探讨了NLR的分布情况
结果
首先，我们展示了就业前和因热相关AKI就医的工人之间的NLR差异。接下来的部分将展示四项甘蔗工人研究中跨班次Δcf-DNA和/或ΔNLR的测量结果：尼加拉瓜的Δcf-DNA和eTcore、萨尔瓦多的Δcf-DNA和不同RSH状态下的ΔNLR、墨西哥的不同工作强度下的ΔNLR，以及洪都拉斯的ΔNLR和eTcore。最后，结果部分将呈现
讨论
本研究评估了在不同热相关条件下的中性粒细胞动员情况以及DNA的潜在释放情况，包括临床热相关疾病、体力负荷、环境热暴露、核心体温和RSH干预措施。我们的发现表明，在过度热应激期间，中性粒细胞会被动员和激活。首先，因热相关AKI前往急诊室的尼加拉瓜甘蔗工人表现出显著升高的NLR水平
结论
在过度热应激期间，中性粒细胞动员和cf-DNA水平升高较为常见。ΔNLR或Δcf-DNA可能作为过度热应激的生物标志物，在严重的系统性炎症反应和器官损伤出现之前检测到免疫系统的激活。伦理许可
本研究获得了尼加拉瓜国立自治大学（UNAN—莱昂）医学院生物医学研究伦理委员会（CEIB，FWA00004523/IRB00003342）、萨尔瓦多国家临床研究伦理委员会（Comité Nacional de ética de Investigación de Salud，OHRP IRB编号0005660，FWA编号00010986）、墨西哥伊格纳西奥·查韦斯国家心脏病学研究所研究伦理委员会（Comité de ética en Investigación，注册号20-1151）的批准；以及
作者贡献声明
理查德·J·约翰逊（Richard J. Johnson）：撰写、审稿与编辑、概念构思。伊兰娜·韦斯（Ilana Weiss）：撰写、审稿与编辑、项目管理、数据管理。莫滕·塞格尔马克（M?rten Segelmark）：撰写、审稿与编辑、研究、概念构思。马格达莱娜·马德罗（Magdalena Madero）：撰写、审稿与编辑、项目管理。卡塔琳娜·韦塞林（Catharina Wesseling）：撰写、审稿与编辑、项目管理、研究、数据管理。大卫·H·韦格曼（David H. Wegman）：撰写、审稿与编辑、项目管理。雷切尔·E·吉尔沃思（Rachel E. Gilworth）：撰写——
数据可用性
我们没有权限公开分享患者和工人的数据。如需共享数据，需要正式的合作协议和伦理许可。
资助
本研究的数据来自多个项目的样本，这些项目的资金来源和主要研究者各不相同。尼加拉瓜部分研究的资金来自Adelante计划，由ISA（尼加拉瓜）和DEG及BMZ（德国）共同资助；Belmont Forum的Protection Resilience Efficiency and Prevention（PREP）项目由Forte（瑞典）资助（2019-01548）；NSF、NOAA（美国）和UKRI（英国）（NERC；NE/T013702/1）资助，DW为主要负责人
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究。
致谢
我们感谢参与研究的工人及其雇主允许我们进入工作场所并获取相关数据集。同时，我们也感谢进行现场采样的研究工作人员。
